Vippepunkter for klimaændringer kan være et for simpelt koncept

Vi hører jævnligt advarsler om, at klimaændringer kan føre til 'tipping points':irreversible situationer, hvor savanne hurtigt kan ændre sig til ørken, eller den varme golfstrøm kan simpelthen stoppe med at flyde. Disse advarsler henviser ofte til rumlige mønstre som tidlige advarselssignaler om vippepunkter. Et internationalt hold af økologer og matematikere har studeret disse mønstre og er kommet til en overraskende konklusion. "Ja, vi skal gøre alt, hvad vi kan for at stoppe klimaforandringerne, " sagde forfatterne i fuld overensstemmelse med den nylige IPCC-rapport. "Men Jorden er meget mere modstandsdygtig end tidligere antaget. Konceptet med vippepunkter er for simpelt." Forskerne har for nylig offentliggjort deres arbejde i tidsskriftet Videnskab .

Artiklen bygger på mange års samarbejde mellem en række forskningsinstitutter i Holland og i udlandet, især mellem Utrecht University og Leiden University. Forskerne nærmede sig ideen om et vendepunkt i en rumlig kontekst. "Danningen af ​​rumlige mønstre i økosystemer, ligesom den spontane dannelse af komplekse vegetationsmønstre, forklares ofte som et tidligt advarselssignal for en kritisk overgang, " forklarer hovedforfatter Max Rietkerk, økolog tilknyttet Utrecht University. "Men disse mønstre ser faktisk ud til at tillade økosystemer at unddrage sig sådanne vendepunkter." Disse resultater er baseret på matematiske analyser af rumlige modeller og nye observationer fra virkelige økosystemer.

Alan Turing

Spontant opståede mønstre i naturen omtales ofte som "turingmønstre, " opkaldt efter den berømte britiske matematiker Alan Turing. I 1952, han beskrev, hvordan mønstre i naturen, såsom striberne på dyrenes frakker, kan udvikle sig fra en homogen udgangsposition. "I økologisk videnskab, Turing-mønstrene forklares ofte som tidlige advarselssignaler, fordi de indikerer forstyrrelse ", præciserer Leiden Universitets matematiker og medforfatter Arjen Doelman. "Turings mekanisme for mønsterdannelse er stadig ubestridt. Men det faktum, at et mønster dannes et sted, betyder ikke nødvendigvis, at en ligevægt forstyrres ud over et vippepunkt." Som et eksempel på en sådan situation, Rietkerk refererer til overgangen fra savanne til ørken. "Der kan man observere alle mulige komplekse rumlige former. Det er en rumlig reorganisering, men ikke nødvendigvis et vendepunkt. Tværtimod:disse drejningsmønstre er faktisk et tegn på modstandskraft."

Undgå vippepunkter

Forskerne opdagede et interessant nyt fænomen inden for økologi:multistabilitet. Det indebærer, at mange forskellige rumlige mønstre kan forekomme samtidigt under de samme omstændigheder. Rietkerk siger, at "hvert af disse mønstre kan forblive stabile under en lang række forhold og klimaændringer. Og desuden fandt vi ud af, at ethvert komplekst system, der er stort nok til at generere rumlige mønstre, også kan unddrage sig vippepunkter." Spørgsmålet er nu:hvilke systemer er følsomme over for deponering, og hvilke er ikke? "Det betyder, at vi er nødt til at gå tilbage til tegnebordet for at forstå den nøjagtige rolle af vippepunkter, " siger Rietkerk. "Først da kan vi bestemme, hvilke forhold og rumlige mønstre, der resulterer i vendepunkter, og hvilke der ikke gør."

Dette arbejde bidrager til TiPES-projektet, et EU Horizon 2020 tværfagligt klimavidenskabeligt projekt mellem 18 partnerinstitutioner i 10 europæiske lande om vippepunkter i jordsystemet.